本发明涉及一种微波介质部件及其制造方法，特别是涉及一种具有金属化表面和金属化孔的板状或非板状微波介质部件及其制造方法。
背景技术：
微波器件通常是指工作在微波波段(频率为300-300,000兆赫)的器件。
石英晶体谐振器即为一种微波器件，其中作为微波介质部件的石英晶片是石英晶体谐振器的主体。在石英晶体谐振器的制造中，需要在石英晶片的部分表面镀上一层金属层(例如，银层)，以形成石英晶片的电极(即通常所说的镀银电极)。
一种类型的微波介质部件可参考中国发明专利申请第201210532266.1号所公开的石英晶片。如图1所示，该石英晶片1的表面中间区域为镀银电极2，该镀银电极2的一侧设有过渡带3和电极引出端4。该电极引出端4可与导电胶或导电端子进行导电连接。另外，当该石英晶片1的双侧表面都设有电极时，该石英晶片1还可设置金属化孔，以便该金属化孔能够将这些电极进行导电连接。
通常，微波器件在后段工序的加工过程中要求微波器件表面可焊接。焊接时可采用焊锡工艺，这种焊接的温度在200度以上，因此要求微波器件必须耐高温。现有技术制作的微波器件的接口、转角以及与焊线连接的部位常常会出现金属层厚度不均匀、毛刺、凹陷、裂缝等现象。这些现象会严重影响微波信号的传输过程，造成信号干扰，产生非线性互调等现象。
微波器件的导电率对微波传输有较大影响，高导电率有助于微波信号传输。另外，微波器件的微波介质部件由于长期工作而对可靠性存在要求，即要求其金属层具有较高的剥离强度。
现有技术对微波器件的表面和/或孔壁的金属化一般采用以下方法。
方法一：压合法。
该压合法可包括以下步骤：
步骤1：通过压延法或电解法制造铜箔；
步骤2：通过高温层压法将铜箔粘合在微波介质部件上，形成覆铜板；
步骤3：对覆铜板进行钻孔并去除钻污；
步骤4：通过化学沉铜(pth)或黑孔(黑孔的原理是将精细的石墨和碳黑粉浸涂在孔壁上形成导电层，然后进行直接电镀)、黑影(黑影的原理主要是利用石墨作为导电物体在孔壁上形成导电层，然后进行直接电镀)等工艺在孔壁形成导电籽晶层；
步骤5：电镀加厚，使孔壁形成金属导体层，制得带有金属化孔的覆铜板；和
步骤6：利用pcb行业通用图形转移工艺制作线路图形。
关于上述的步骤1，目前铜箔的最低粗糙度约为0.4微米(μm)，铜箔与微波介质部件的结合面粗糙度越大，趋肤效应越明显，这不利于微波信号传输；而且，由于铜箔表面粗糙度较大，表面焊接时，金属与金属间接触面粗糙度大，易产生电场非线性，产生无缘互调(pim)产物，影响微波信号接收。
关于上述的步骤2，压合法使用的微波介质部件为板材，而大多数微波器件的形状为非板状，该方法无法在非板状的微波器件表面金属化。此外，压合法是将铜箔与半固化的微波介质部件在高温下压合固化而成，因此，该技术不适用于对已经固化的介质部件金属化。
关于上述的步骤6，该pcb行业通用图形转移工艺可包括形成光阻膜、曝光、显影和蚀刻处理。
微波介质部件一般为ptfe、ppe、lcp等疏水性很强的材料，化学沉铜、黑孔、黑影工艺很难在该类材料孔壁上形成结合力优异的导电籽晶层，因此形成的孔金属化层的可靠性差，易分层、开裂。
方法二：真空溅射法。
该真空溅射法可包括以下步骤：
步骤1：切割介质部件，并形成需要金属化的孔；
步骤2：采用真空溅射的方法实现介质部件表面与孔内的金属化，形成导电籽晶层结构；
步骤3：采用光刻工艺形成导体图形；和
步骤4：电镀加厚导体图形。
关于上述的步骤2，真空溅射的原理为：在真空环境下，金属靶材作为阴极，真空内通入氩气，在电场和磁场作用下，氩气电离产生ar+和e-，ar+通过螺旋运动撞击靶材，激发出靶材原子(原子能量＜10ev)，沉积到介质表面和孔壁，形成导电籽晶层。该导电籽晶层与介质部件之间的结合力差(＜0.5n/mm)。
关于上述的步骤4，由于真空溅射形成的导电籽晶层与介质部件结合力低，在电镀时，镀液的冲击下，金属层易剥离，溶解于镀液。未溶解的电镀加厚导体的结合力也是低的，这导致微波器件金属层可靠性降低。
方法三：丝网印刷法。
该丝网印刷法可包括以下步骤：
步骤1：切割介质部件，并形成需要金属化的孔；
步骤2：采用丝网印刷的方法在介质表面形成图形，在孔内金属化；和
步骤3：通过烘干或高温烧结，使金属涂层固化，并与介质部件粘结在一起，形成金属化的微波器件。
关于上述的步骤2，丝网印刷使用的金属浆料为改性后的浆料。以银导电浆料为例，银导电浆料分为两类：聚合物银导电浆料(烘干或固化成膜，以有机聚合物作为粘结相)；烧结型银导电浆料(烧结成膜，烧结温度＞500°c，玻璃粉或氧化物作为粘结相)。这种浆料导电性差，不利于高频信号传输。
关于上述的步骤3，浆料若使用于承受温度较低的介质部件(如塑料)，这应使用聚合物金属导电浆料，通过烘干使浆料与介质部件粘结，烘干温度约为100°c，该金属层是以有机聚合物为粘结相与介质部件粘结，所以结合力低；此外该有机物耐温性差，所以无法承受焊接温度(＞200°c)。
现有技术实现微波器件金属化的压合法、真空溅射法和丝网印刷法这些方法存在的缺点如下。
第一，压合法使用的压延或电解铜箔，铜箔表面粗糙度大，易产生趋肤效应，不利于微波信号传输；焊接时，金属与金属间接触粗糙度大，易产生电场非线性，产生pim产物，影响微波信号接收。
第二，压合法采用化学沉铜、黑孔或黑影工艺实现孔壁金属化，孔铜与孔壁结合力差，可靠性低。压合法使用的介质部件只能是板材，无法实现不规则形状的介质部件的金属化。
第三，真空溅射法的最大缺点为金属层与介质部件的结合力差，影响微波器件的可靠性，真空溅射法制造介质部件时，在部件的转角、接头处的金属层易于产生毛刺、金属层厚度不均匀、孔洞、破损等缺陷，导致微波传输时产生电场非线性，产生pim产物，影响微波信号接收。
第四，丝网印刷法使用的金属层为改性后的浆料固化而成，导电性差，影响微波信号传输。聚合物金属浆料固化后，金属层与介质部件结合力差，影响微波器件的可靠性，此外该金属层所含的聚合物无法承受焊接温度，导致微波器件无法焊接。丝网印刷法亦无法对不规则微波介质部件进行金属化。
因此，目前需要一种新的微波介质部件及其制造方法，以解决传统微波介质部件及其制造方法所产生的缺陷。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的微波介质部件的不足，本发明提供一种微波介质部件及其制造方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案1是一种微波介质部件，包括：
微波介质基材；和
金属层，所述金属层结合在所述微波介质基材的表面上；
其中，所述金属层包括导电籽晶层和金属加厚层，所述导电籽晶层包括注入所述微波介质基材的表面内的离子注入层和附着在所述离子注入层上的等离子体沉积层，并且所述金属加厚层附着在所述等离子体沉积层上。
技术方案2.根据技术方案1所述的微波介质部件，其特征在于，所述微波介质基材还形成有孔，所述孔包括盲孔或通孔；其中，在所述孔的孔壁上结合有导电籽晶层和金属加厚层，所述导电籽晶层包括注入所述孔壁内的离子注入层和附着在所述离子注入层上的等离子体沉积层，并且所述金属加厚层附着在所述等离子体沉积层上。
技术方案3.根据技术方案1所述的微波介质部件，其特征在于，所述金属层完全覆盖所述微波介质基材，或者所述金属层部分覆盖所述微波介质基材而形成金属线路图形。
技术方案4.根据技术方案1所述的微波介质部件，其特征在于，所述微波介质基材的形状为板状，或者所述微波介质基材的形状为其它几何形状，包括喇叭口状、圆柱状、圆台状、凹槽状、球状或其它非板状的几何形状。
技术方案5.根据技术方案1所述的微波介质部件，其特征在于，所述微波介质基材是有机高分子微波介质基材，并且组成所述有机高分子微波介质基材的材料包括：lcp、ptfe、ctfe、fep、ppe、peek、pe或合成橡胶。
技术方案6.根据技术方案1所述的微波介质部件，其特征在于，所述微波介质基材包括：玻纤布填料增强材料、陶瓷填料增强材料、陶瓷材料或玻璃材料；其中，所述玻纤布填料增强材料、陶瓷填料增强材料是以有机高分子材料为基础材料并且以玻纤布填料、陶瓷填料为增强相的材料。
技术方案7.根据技术方案6所述的微波介质部件，其特征在于，所述有机高分子材料包括环氧树脂、改性环氧树脂、ptfe、ppo、ce或bt。
技术方案8.根据技术方案1所述的微波介质部件，其特征在于，所述微波介质基材包括石英晶体材料或压电陶瓷材料。
技术方案9.根据技术方案1所述的微波介质部件，其特征在于，所述微波介质部件包括石英晶体谐振器部件、陶瓷谐振器部件、喇叭口状天线微波介质部件或微波连接器接头。
技术方案10.根据技术方案1-9中任一项所述的微波介质部件，其特征在于，所述离子注入层位于所述表面或所述孔壁下方1-50纳米的深度；并且，所述离子注入层包括ti、cr、ni、cu、ag、au、v、zr、mo、nb中的一种，或者它们之间的合金中的一种或多种。
技术方案11.根据技术方案1-9中任一项所述的微波介质部件，其特征在于，所述等离子体沉积层具有1-500纳米的厚度；并且，所述等离子体沉积层包括ti、cr、ni、cu、ag、au、v、zr、mo、nb中的一种，或者它们之间的合金中的一种或多种。
技术方案12.根据技术方案1-9中任一项所述的微波介质部件，其特征在于，所述金属加厚层具有0.1-50微米的厚度；并且所述金属加厚层包括cu、ag、al中的一种，或者它们之间的合金中的一种或多种。
技术方案13.根据技术方案1-9中任一项所述的微波介质部件，其特征在于，所述金属层的内外表面均具有小于0.1微米的表面粗糙度。
技术方案14.根据技术方案1-9中任一项所述的微波介质部件，其特征在于，所述金属加厚层没有直径超过10微米的针孔或凸出的毛刺，且直径1微米以上且10微米以下的针孔数量是每1平方米500个以下，直径在1微米以上且10微米以下的毛刺数量是每1平方米100个以下。
技术方案15.根据技术方案1-9中任一项所述的微波介质部件，其特征在于，所述金属层与所述微波介质基材之间的结合力为0.5n/mm以上。
技术方案16.根据技术方案1-9中任一项所述的微波介质部件，其特征在于，所述微波介质部件在10ghz时的损耗因子小于0.005。
本发明解决技术问题所采用的技术方案17是一种微波介质部件的制造方法，包括以下步骤：
步骤s1：提供微波介质基材；
步骤s2：对所述微波介质基材的表面进行离子注入和等离子体沉积，形成带有导电籽晶层的微波介质基材，其中所述导电籽晶层包括注入所述微波介质基材的表面内的离子注入层和附着在所述离子注入层上的等离子体沉积层；
步骤s3：对带有导电籽晶层的微波介质基材进行镀金属增厚，形成带有金属加厚层的微波介质基材，其中所述金属加厚层附着在所述等离子体沉积层上并且与所述导电籽晶层构成金属层；和
步骤s4：形成微波介质部件。
技术方案18.根据技术方案17所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述步骤s1还包括：
对所述微波介质基材进行钻孔，形成带孔微波介质基材；和/或
对所述微波介质基材进行切割，形成具有所需形状的微波介质基材。
技术方案19.根据技术方案18所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，当形成带孔微波介质基材时，所述步骤s2还包括：
对所述带孔微波介质基材的表面和孔的孔壁同时进行离子注入和等离子体沉积，形成具有导电籽晶层的带孔微波介质基材。
技术方案20.根据技术方案19所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述步骤s3还包括：
对具有导电籽晶层的带孔微波介质基材进行镀金属增厚，形成带金属化孔的微波介质基材。
技术方案21.根据技术方案17-20中任一项所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，在所述步骤s3之后还包括：
采用pcb行业通用图形转移工艺对带有金属加厚层的微波介质基材进行处理，形成带有金属化图形的微波介质基材。
技术方案22.根据技术方案21所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述pcb行业通用图形转移工艺包括形成光阻膜、曝光、显影和蚀刻处理。
技术方案23.根据技术方案17-20中任一项所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述步骤s4还包括：
对带有金属加厚层的微波介质基材进行机械加工，形成微波介质部件。
技术方案24.根据技术方案23所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，经机械加工后的微波介质部件为板状，或者经机械加工后的微波介质部件的形状为其它几何形状，包括喇叭口状、圆柱状、圆台状、凹槽状、球状或其它非板状的几何形状。
技术方案25.根据技术方案18所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，当形成带孔微波介质基材时，在所述步骤s1和所述步骤s2之间还包括：
在所述带孔微波介质基材上形成具有电路负像的光阻层。
技术方案26.根据技术方案25所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述步骤s2还包括：
对孔的孔壁、形成有光阻层的表面和未被所述光阻层覆盖的所述微波介质基材的表面同时进行离子注入与等离子体沉积处理。
技术方案27.根据技术方案26所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述步骤s3还包括：
对经过离子注入与等离子体沉积处理后的形成有光阻层的表面和未被所述光阻层覆盖的所述微波介质基材的表面以及孔壁镀覆金属加厚层；和
去除具有电路负像的光阻层以及光阻层上方非电路区域对应的金属层，得到表面金属图形。
技术方案28.根据技术方案19所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，在所述步骤s2之后还包括：
在具有导电籽晶层的带孔微波介质基材上形成具有电路负像的光阻层。
技术方案29.根据技术方案28所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述步骤s3还包括：
对带有光阻层的微波介质基材的表面、未被所述光阻层覆盖的所述微波介质基材的表面以及孔壁镀覆金属加厚层；和
去除具有电路负像的光阻层，并蚀刻去除光阻层遮挡的导电籽晶层，得到表面金属图形。
技术方案30.根据技术方案18所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，在所述微波介质基材上钻的孔包括盲孔或通孔。
技术方案31.根据技术方案17所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述微波介质基材是有机高分子微波介质基材，并且组成所述有机高分子微波介质基材的材料包括：lcp、ptfe、ctfe、fep、ppe、peek、pe或合成橡胶。
技术方案32.根据技术方案17所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述微波介质基材包括：玻纤布填料增强材料、陶瓷填料增强材料、陶瓷材料或玻璃材料；其中，所述玻纤布填料增强材料、陶瓷填料增强材料是以有机高分子材料为基础材料并且以玻纤布填料、陶瓷填料为增强相的材料。
技术方案33.根据技术方案32所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述有机高分子材料包括环氧树脂、改性环氧树脂、ptfe、ppo、ce或bt。
技术方案34.根据技术方案17所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述微波介质基材包括石英晶体材料或压电陶瓷材料。
技术方案35.根据技术方案17所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述微波介质部件包括石英晶体谐振器部件、陶瓷谐振器部件、喇叭口状天线微波介质部件或微波连接器接头。
技术方案36.根据技术方案17-20中任一项所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述离子注入层位于所述表面或所述孔壁下方1-50纳米的深度；并且，所述离子注入层包括ti、cr、ni、cu、ag、au、v、zr、mo、nb中的一种，或者它们之间的合金中的一种或多种。
技术方案37.根据技术方案17-20中任一项所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述等离子体沉积层具有1-500纳米的厚度；并且，所述等离子体沉积层包括ti、cr、ni、cu、ag、au、v、zr、mo、nb中的一种，或者它们之间的合金中的一种或多种。
技术方案38.根据技术方案17-20中任一项所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述金属加厚层具有0.1-50微米的厚度；并且所述金属加厚层包括cu、ag、al中的一种，或者它们之间的合金中的一种或多种。
技术方案39.根据技术方案17-20中任一项所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述金属层的内外表面均具有小于0.1微米的表面粗糙度。
技术方案40.根据技术方案17-20中任一项所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述金属层与所述微波介质基材之间的结合力为0.5n/mm以上。
技术方案41.根据技术方案17-20中任一项所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述金属加厚层没有直径超过10微米的针孔或凸出的毛刺，且直径1微米以上且10微米以下的针孔数量是每1平方米500个以下，直径在1微米以上且10微米以下的毛刺数量是每1平方米100个以下。
技术方案42.根据技术方案17-20中任一项所述的微波介质部件的制造方法，其特征在于，所述微波介质部件在10ghz时的损耗因子小于0.005。
相比于现有技术，本发明的微波介质部件及其制造方法具有如下有益效果。本发明的方法可以对微波介质基材的孔和/或表面同时进行金属化，其流程大大缩短。金属层厚度可控制在100纳米-70微米，且厚度均匀性好，剥离强度高，表面粗糙度低(rz<0.1微米)。金属层可为纯度较高的铜箔，所以导电性好。需要特别指出的是，由于离子注入和等离子体沉积过程中，注入和沉积的粒子的能量大，且粒子分布均匀，且注入和沉积的金属粒子都是纳米级别的，因此最终制得的金属层在不规则形状的转角、接头处的铜层厚度均匀、表面光滑，无孔洞、针孔、开裂、毛刺等现象，若使用现有技术的磁控溅射法制造微波器件，则极易于出现孔洞、开裂、毛刺等现象，且金属层表面的针孔现象很难避免。因此，本发明制得的微波器件在微波传输时不会产生电场非线性，无pim产物，非常利于微波信号传输。
附图说明
在参照附图阅读以下的详细描述之后，本领域技术人员将更容易理解本发明的这些及其它的特征、方面和优点。为了清楚起见，附图不一定按比例绘制，而是其中有些部分可能被夸大以示出具体细节。在所有附图中，相同的参考标号表示相同或相似的部分，其中：
图1是一种现有技术的微波介质部件的结构示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的微波介质部件的截面示意图；
图3示出离子注入技术的工作原理示意图；
图4是根据本发明的第一个实施例的微波介质部件制造方法的流程图；
图5是根据本发明的第二个实施例的微波介质部件制造方法的流程图；
图6是根据本发明的第三个实施例的微波介质部件制造方法的流程图；
图7是根据本发明的第四个实施例的微波介质部件制造方法的流程图；并且
图8是根据本发明的第五个实施例的微波介质部件制造方法的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图而详细地描述本发明的实施方式。本领域技术人员应当理解，这些描述仅仅列举了本发明的示例性实施例，而决不意图限制本发明的保护范围。例如，在本发明的一个附图或实施例中描述的元素或特征可以与在一个或更多其它附图或实施例中示出的其它元素或特征相结合。
请参照图2，其示出了根据本发明的一个实施例的微波介质部件的截面示意图。该微波介质部件100主要包括微波介质基材101、孔102和金属层。该微波介质基材101可具有第一表面(例如，外露的表面)，该金属层结合在该微波介质基材101的第一表面上。该金属层可包括金属加厚层105和导电籽晶层。该导电籽晶层包括注入该微波介质基材101的第一表面内的离子注入层103和附着在该离子注入层103上的等离子体沉积层104，并且该金属加厚层105附着在该等离子体沉积层104上。
该孔102可包括通孔(当然其也可为盲孔)，在该孔102上的金属层可类似于在该第一表面上的金属层。具体来说，该孔102的孔壁上同样结合有金属加厚层105和导电籽晶层，该导电籽晶层包括注入该孔壁内的离子注入层103和附着在该离子注入层103上的等离子体沉积层104，并且该金属加厚层105附着在该等离子体沉积层104上。
上述第一表面上的金属层可为连续的金属层或图形化的金属层。上述金属加厚层105上还可具有金属防氧化层。该微波介质基材101可以是具有均匀或不均匀厚度的诸如板状的板材，或者该微波介质基材101的形状可为其它几何形状，包括喇叭口状、圆柱状、圆台状、凹槽状、球状或其它非板状的几何形状。该微波介质部件100还可另外包括非金属化的孔(即，完全不含金属的孔)或者非完全金属化的孔(例如，对形成有金属层的微波介质部件进行钻孔所直接获得的孔，这种孔仅仅包含在金属层处的金属，而在微波介质基材处不含金属)，这些孔可以通过钻孔工艺获得。
该微波介质基材101可以是有机高分子微波介质基材，并且组成该有机高分子微波介质基材的材料可包括：lcp、ptfe、ctfe、fep、ppe、peek、pe或合成橡胶。该微波介质基材101也可包括：玻纤布填料增强材料、陶瓷填料增强材料、陶瓷材料或玻璃材料。其中，该玻纤布填料增强材料、陶瓷填料增强材料是以有机高分子材料为基础材料并且以玻纤布填料、陶瓷填料为增强相的材料；该有机高分子材料包括环氧树脂、改性环氧树脂、ptfe、ppo、ce或bt。该微波介质基材101还可包括石英晶体材料或压电陶瓷材料。该微波介质部件100可为石英晶体谐振器部件、陶瓷谐振器部件、喇叭口状天线微波介质部件或微波连接器接头。
该导电籽晶层的方阻可小于200ω/□。该等离子体沉积层104的方阻可小于60ω/□，优选小于50ω/□。该离子注入层103可位于该第一表面或该孔壁下方1-50纳米(nm)的深度(例如，1、10、50纳米)；并且，该离子注入层103包括ti、cr、ni、cu、ag、au、v、zr、mo、nb中的一种，或者它们之间的合金中的一种或多种。该等离子体沉积层104具有1-500纳米的厚度(例如，1、5、20、100、500纳米)；并且，该等离子体沉积层104包括ti、cr、ni、cu、ag、au、v、zr、mo、nb中的一种，或者它们之间的合金中的一种或多种。该金属加厚层105具有0.1-50微米的厚度(例如，0.1、5、10、50微米)；并且该金属加厚层105包括cu、ag、al中的一种，或者它们之间的合金中的一种或多种。该金属层的内外表面均具有小于0.1微米的表面粗糙度。该金属层与该微波介质基材之间的结合力为0.5n/mm以上。
该金属加厚层105没有直径超过10微米的针孔或凸出的毛刺，且直径1微米以上且10微米以下的针孔数量是每1平方米500个以下，直径在1微米以上且10微米以下的毛刺数量是每1平方米100个以下。该微波介质部件在10ghz时的损耗因子（df）小于0.005。
该微波介质基材101还具有相对于该第一表面的第二表面，在该第二表面上可具有与该第一表面上的构造相同的构造。需要说明的是，该第二表面上的构造的各层的厚度与该第一表面上的构造的各层的厚度可相同或不同。上述金属层可完全覆盖该微波介质基材101，或者上述金属层可部分覆盖该微波介质基材101而形成金属线路图形。
上述的离子注入层103的形成涉及离子注入技术。图3示意性地示出了离子注入技术的工作原理图。如图3所示，用于执行离子注入的设备主要由等离子体形成区(触发系统)和离子束形成区(引出系统)这两部分组成。等离子体形成区包括阴极、阳极和触发电极，离子束形成区一般由一组多孔三电极构成。在触发电压的作用下，阴极和阳极之间形成高密度的等离子体并向引出区扩散。在引出电场的加速作用下，等离子体中的带电离子被引出并加速形成离子束，该离子束的种类和纯度由阴极靶材料决定。典型地，阴极触发电极和阳极为同轴结构。阴极为圆柱形并由所需离子的导电材料制成。阳极为圆柱筒形且套在阴极外面，中心开孔为等离子体通道。采用脉冲高压触发方式，例如将触发电极套在阴极外，之间用氮化硼绝缘，触发电压为10kv左右，触发脉宽为10ms左右。当触发电压施加在阴极和触发电极上时，由火花放电产生的等离子体使阴极和阳极电路接通而形成真空弧放电，在阴极表面形成只有微米级大小但电流密度高达106a/cm2的阴极斑，致使阴极靶材料蒸发并高度电离成等离子体。等离子体以大约104m/s的速度喷射，一部分通过阳极中心孔扩散到引出电极。然后，等离子体在引出电场的作用下被引出，形成高速的离子束。施加在阴、阳电极之间的弧压越高，弧电流就越大，所产生的等离子体密度也就越高，从而有可能引出更大的束流。引出束流大小还与离子源的工作参数、引出电压、引出结构和阴极材料等有关。例如，离子束形成区(引出系统)的引出电压越高，带电粒子的离子束就被加速到越高的速度，从而可以注入到基材的内部越深的部位。另外，真空弧放电在产生等离子体的同时也产生很多尺寸在0.1至10微米的不带电微粒。这些微粒的存在对所沉积薄膜的性能有极大的影响，造成薄膜表面粗糙，致密性差，光泽度和与基材的结合力下降等。为了去掉或减少阴极真空弧产生的大颗粒，可以采用磁过滤器，即，建立一个弯曲的磁场，过滤到不带电的大颗粒，仅将需要的带电等离子体沿着弯曲的磁场导向到基材的表面。
上述的等离子体沉积层104的形成涉及等离子体沉积技术。等离子体沉积采用与离子注入类似的方式来进行，只不过在工作过程中施加较低的加速电压。即，同样使用导电材料作为靶材，在真空环境下，通过电弧作用使靶材中的导电材料电离而产生离子，然后在电场作用下驱使该离子加速而获得一定的能量，沉积到基材和线路的表面上而构成等离子体沉积层。在等离子体沉积期间，可以通过调节电场的加速电压而使导电材料的离子获得1-1,000ev(例如1、5、10、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1,000ev等)的能量，并且可以通过控制离子沉积时间、通过电流等而得到厚度为1-10,000纳米(例如1、10、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1,000、5,000、10,000纳米等)的等离子体沉积层。
以下对根据本发明的微波介质部件制造方法的一些实施例进行介绍。
图4是根据本发明的第一个实施例的微波介质部件制造方法的流程图。该微波介质部件制造方法可包括以下步骤：
步骤s11：对微波介质基材进行钻孔，形成带孔微波介质基材；
步骤s12：对带孔微波介质基材的表面和孔的孔壁同时进行离子注入和等离子体沉积，形成具有导电籽晶层的带孔微波介质基材；
步骤s13：对具有导电籽晶层的带孔微波介质基材进行电镀铜增厚，形成带金属化孔的微波介质覆铜板；
步骤s14：对带金属化孔的微波介质覆铜板进行贴干膜、曝光、显影、蚀刻、化学镀金属防氧化层处理，形成带有金属化图形的微波介质基材；和
步骤s15：进行机械加工，形成微波介质部件。
其中，步骤s11中的钻孔是可选的；在步骤s15中，机械加工可包括切割和/或另外钻孔，经机械加工后的微波介质部件可以为板状，或者所述微波介质基材的形状为其它几何形状，包括喇叭口状、圆柱状、圆台状、凹槽状、球状或其它非板状的几何形状。
图5是根据本发明的第二个实施例的微波介质部件制造方法的流程图。该微波介质部件制造方法可包括以下步骤：
步骤s21：对微波介质基材进行切割，并形成带孔微波介质基材；
步骤s22：对微波介质基材表面及孔壁同时进行离子注入与等离子体沉积处理，形成具有导电籽晶层的带孔微波介质基材；
步骤s23：对具有导电籽晶层的带孔微波介质基材进行电镀铜增厚，形成带金属化孔的覆铜微波介质基材；
步骤s24：对带金属化孔的覆铜微波介质基材进行贴干膜、曝光、显影、蚀刻、镀金属防氧化层处理，形成金属导电图形；和
步骤s25：对带有金属化图形的微波介质基材进行钻孔，形成非金属化孔，并最终形成微波介质部件。
其中，在步骤s21中，微波介质基材可包括板状的微波介质基材或具有不规则形状的微波介质基材；在步骤s23中，金属加厚层可以用电镀或者化学镀方法。
图6是根据本发明的第三个实施例的微波介质部件制造方法的流程图。该微波介质部件制造方法可包括以下步骤：
步骤s31：对微波介质基板进行钻孔，形成带孔微波介质基板；
步骤s32：对带孔微波介质基板进行离子注入和等离子体沉积，形成具有导电籽晶层的带孔微波介质基板；
步骤s33：对具有导电籽晶层的带孔微波介质基板进行电镀铜增厚，并电镀金属防氧化层，形成带金属化孔微波介质覆铜板；和
步骤s34：对带金属化孔微波介质覆铜板进行机械加工，形成微波介质部件。
该第三个实施例的微波介质部件制造方法所形成的微波介质部件的电镀铜增厚可以是连续的铜层。
图7是根据本发明的第四个实施例的微波介质部件制造方法的流程图。该微波介质部件制造方法可包括以下步骤：
步骤s41：对微波介质基材进行钻孔，形成带孔微波介质基材；
步骤s42：在带孔微波介质基材上形成具有电路负像的光阻层；
步骤s43：对形成了光阻层的表面、未被光阻层覆盖的微波介质基材的表面以及孔壁同时进行离子注入与等离子体沉积处理；
步骤s44：对经过离子注入与等离子体沉积处理后的光阻层表面、未被光阻层覆盖的微波介质基材的表面以及孔壁进行后处理，镀覆金属加厚层；
步骤s45：去除具有电路负像的光阻层以及光阻层上方非电路区域对应的金属层，得到表面金属图形；和
步骤s46：对带有表面金属图形的微波介质基材进行机械加工，形成带有金属图形的微波介质部件。
其中，在步骤s42中，通常而言，采用曝光机对光阻层形成电路负像光阻层，显影露出的基材区域是要被金属化以形成线路图案的区域；更具体而言，可在光刻机中进行对光阻层进行绘负像图案的正性底片或ldi直接曝光，然后用na2co3溶液显影，清洗掉线路图案区域中的材料，就得到了具有电路负像的光阻层。另外，步骤s45具体可包括：选用适当的剥离液，将结合有图案化光阻层以及金属层的绝缘基材放置在所述剥离液中，并辅以搅拌或震荡，加速图案化的光阻层的溶解，完全溶解后，使用清洗剂进行彻底清洗，之后烘干，便得表面线路。所述剥离液体为可使光阻层溶解的有机溶剂或碱液。在光阻层溶解过程中，光阻层上方非电路区域对应的金属层也会随之脱落。而线路区域的金属保留下来，形成最终图形。
图8是根据本发明的第五个实施例的微波介质部件制造方法的流程图。该微波介质部件制造方法可包括以下步骤：
步骤s51：对微波介质基材进行钻孔，形成带孔微波介质基材；
步骤s52：对带孔微波介质基材的表面以及孔壁同时进行离子注入和等离子体沉积；
步骤s53：在部件上形成具有电路负像的光阻层；
步骤s54：对带有光阻层的微波介质基材的表面、未被光阻层覆盖的微波介质基材的表面以及孔壁进行后处理，镀覆金属加厚层；
步骤s55：去除具有电路负像的光阻层，并快速蚀刻，去除光阻层遮挡的导电籽晶层，得到表面金属图形；和
步骤s56：对带有表面金属图形的微波介质基材进行机械加工，形成带有金属图形的微波介质部件。
在上述的这些方法中，离子注入形成的第一导电材料可包括：ti、cr、ni、cu、ag、au、v、zr、mo、nb中的一种或多种，或它们之间的合金中的一种或多种。等离子体沉积形成的第二导电材料可包括ti、cr、ni、cu、ag、au、v、zr、mo、nb中的一种或多种，以及它们之间的合金中的一种或多种。所沉积的导电籽晶层厚度不限，但需根据后续工艺要求来设定，例如方阻需小于200ω/□，以利于后续的电镀工序进行。
在上述离子注入期间，所述第一导电材料的粒子获得1-1,000kev的能量，并且被注入到所述微波介质基材的表面下方1-50纳米(例如，1、10、50纳米)的深度；在上述等离子体沉积期间，所述第二导电材料的粒子获得1-1,000ev的能量，形成的所述等离子体沉积层的厚度为1-500纳米(例如，1、5、20、100、500纳米)；在所述导电籽晶层上形成的所述金属加厚层的厚度为0.1-50微米(例如，0.1、5、10、50微米)。上述金属加厚层与导电籽晶层即构成金属层。该金属层的内外表面均具有小于0.1微米的表面粗糙度。该金属层与微波介质基材之间的结合力为0.5n/mm以上。
所述微波介质部件可以是板材和/或不规则形状的基材，且包括有机高分子微波介质部件，组成所述有机高分子微波介质部件的材料包括：lcp、ptfe、ctfe、fep、ppe、peek、pe、合成橡胶；所述微波介质部件还可包括：玻纤布填料增强材料、陶瓷填料增强材料、陶瓷材料、玻璃材料，其中玻纤布填料增强材料、陶瓷填料增强材料是以有机高分子材料如环氧树脂、改性环氧树脂、ptfe、ppo、ce、bt等为基础材料、以玻纤布填料、陶瓷填料为增强相的材料。
在涉及钻孔时，由于注入和沉积的金属粒子都是纳米级别的，在孔壁内部形成了表面均匀的导电籽晶层，因此后续电镀时不会出现孔壁金属层不均匀以及产生孔洞或裂缝等问题，孔壁铜厚与基材表面铜厚比例基本达到1：1，孔壁金属层与基材的结合力高，不易剥离。所制得的微波介质部件在10ghz时的损耗因子小于0.005。
上文概括描述了根据本发明的微波介质部件的组成和结构，以及根据本发明的微波介质部件制造方法。下面，将举例示出用于实施本发明的若干实施例，以增进对于本发明的了解。
实施例1：石英晶体谐振器或陶瓷谐振器部件。
本实施例使用石英晶体或压电陶瓷材料作为基材，通过离子注入法制造石英晶体谐振器或陶瓷谐振器介质部件。
首先，利用机械钻孔，形成石英基材需要金属化的孔，采用激光钻孔，形成陶瓷基材所需的孔。用中性除油剂、无水乙醇加超声波清洗基材上附着的脏污。烘干去除水分。之后可选地，可根据需要对基材进行切割，例如，作为优选实施方式，可将大块的石英晶体按照谐振器的要求切割为合适尺寸和厚度的多块石英晶体。
接着，通过放料机构将烘干后的基材放入到离子注入设备中，抽真空至2×10-3pa，以ni作为靶材，选择适当的注入电压、注入电流，使得注入的ni离子的能量为60kev，将ni离子注入到基材的上表面下方。之后选用cu作为靶材，在基材的上表面上进行等离子体沉积，调整沉积的粒子能量为120ev，使得等离子体沉积层的测量方阻小于60ω/□。
然后，在电镀铜生产线上将基材上表面的铜膜加厚至9微米。
最后，覆铜微波介质部件经过微蚀去除表面钝化膜、压干膜、贴菲林、曝光、显影、蚀刻出金属图形，再化学镀镍和化学镀金形成金属防氧化层，形成带有金属化图形的谐振器介质部件。
该工艺通过离子注入、等离子沉积、电镀和化学镀在石英晶体或压电陶瓷材料表面金属化，表面金属纯度达99.9%，且主要金属以cu为主，电阻率约为1.678×10-8ω·m，远低于丝网印刷工艺使用的银浆的电阻率(约为5×10-2ω·m)。由于导电性的提高，该谐振器介质部件接收微波信号的能力强，经测试，其在10ghz时的实测损耗因子（df）达到0.0008。另外，该覆铜微波介质部件的覆铜层没有直径超过10微米的针孔或凸出的毛刺，且直径1微米以上且10微米以下的针孔数量是每1平方米500个以下（例如，0、1、10、50、200、300、500个），直径在1微米以上且10微米以下的毛刺数量是每1平方米100个以下（例如，0、1、10、50、100个）。
实施例2：喇叭口状天线微波介质部件。
本实施例使用喇叭口状的基材，例如ptfe基材或者注塑成型的ppe基材，通过离子注入法制造喇叭口状天线微波介质部件。
首先，利用机械钻孔，形成ppe基材需要金属化的孔，采用激光钻孔，形成陶瓷基材所需的孔。用中性除油剂、无水乙醇加超声波清洗基材上附着的脏污。烘干去除水分。
接着，通过放料机构将烘干后的基材放入到离子注入设备中，抽真空至2×10-3pa，以ni作为靶材，选择适当的注入电压、注入电流，使得注入的ni离子的能量为30kev，将ni离子注入到基材的上表面(例如，外表面)下方。之后选用cu作为靶材，在基材的上表面上进行等离子体沉积，调整沉积的粒子能量为80ev，使得等离子体沉积层的测量方阻小于50ω/□。
然后，在电镀铜生产线上将基材上表面的铜膜加厚至9微米。在电镀过程中，电镀液的组成为硫酸铜100g/l、硫酸50g/l、氯离子浓度30mg/l及少量的添加剂；电镀的电流密度设置为1a/dm2；温度设置为25°c。对电镀铜进行表面钝化处理，以防止铜在空气中氧化变色，具体过程为：将带电镀铜微波介质部件在钝化液中浸泡大约1分钟后取出并吹干，其中钝化液是浓度为2g/l的苯并三氮唑及其衍生物的水溶液。
最后，覆铜微波介质部件经过微蚀去除表面钝化膜、压干膜、贴菲林、曝光、显影、蚀刻出金属图形，再化学镀镍和化学镀金形成金属防氧化层，形成带有金属化图形的喇叭口状微波天线。
最终制得的微波天线喇叭口面的金属层极其光滑(rz约为0.08微米)、且喇叭口状表面与底座之间的接头处铜厚和喇叭口面处的铜厚几乎没有区别，无毛刺、孔洞等缺陷。
因此，微波制得的微波天线的传输损耗小，可用于对微波传输精度要求极高的领域，例如高精度雷达液位计、治疗用毫米波喇叭天线发射器等。
由于ppe耐温性差(＜180°c)，一般采用丝网印刷银浆或磁控溅射铜金属化。银浆为低温聚合物银浆，耐温性差、结合力低、导电性差，不利于后续微波介质部件的焊接(焊接温度＞200°c)和信号发送与接收。而采用磁控溅射cu金属化，结合力低，无法解决喇叭口的边角金属化问题。本实施例通过离子注入、等离子体沉积后电镀工艺，获得的金属层不仅具有优异表面粗糙度(rz约为0.05微米)，金属层和基材的结合力高，尤其是边角处的结合力高，且导电性高、耐温性好，使得喇叭口状天线部件可靠性增强、接收和发送信号质量增高。在微波传输时不会产生电场非线性，pim产物极少，非常利于微波信号传输。经测试，其10ghz时的实测损耗因子（df）达到0.0005。
实施例3：微波连接器接头。
该实施例可使用由聚乙烯(pe)，聚四氟乙烯(ptfe)，聚丙乙烯(ppe)中的一种组成，将基材制成微波连接器接头所要求的各种形状，例如管状、带螺纹的管状等，通过离子注入法制造微波连接器接头部件。
首先，利用机械钻孔，在管状或带螺纹的管状基材上形成基材需要金属化的孔。用中性除油剂、无水乙醇加超声波清洗基材上附着的脏污。烘干去除水分。
接着，通过放料机构将烘干后的基材放入到离子注入设备中，抽真空至2×10-3pa，以ni作为靶材，选择适当的注入电压、注入电流，使得注入的ni离子的能量为50kev，将ni离子注入到基材的上表面(例如，外表面)下方。之后选用cu作为靶材，在基材的上表面上进行等离子体沉积，调整沉积的粒子能量为100ev，使得等离子体沉积层的测量方阻小于50ω/□。
然后，在电镀铜生产线上将基材上表面的铜膜加厚至15微米，形成微波连接器。
最终制得的微波连接器接头面的金属层极其光滑(rz约为0.05微米)、且表面与底座之间的接头处或螺纹的凹陷接头处的铜厚均匀，无毛刺、孔洞等缺陷。
传统工艺制得的微波连接器接头金属层表面粗糙度较大(rz≥0.4微米)，导致金属与金属之间连接不是理想的完全接触，而是只在少部分微凸体上才会形成实际接触，而电流也只能通过这种相互接触的微凸体从一个金属导体流到另一个金属导体，产生接触非线性，pim产物增加，影响微波信号接收。为了减少pim产物，金属与金属应尽可能完全接触，所以应降低金属层的表面粗糙度。本发明的工艺制得的金属层的表面粗糙度约为0.05微米，可以有效降低金属与金属接触时产生的pim产物。经测试，其10ghz时的实测损耗因子（df）达到0.0006。
总的来说，相比于现有技术，本发明的微波介质部件及其制造方法可具有如下有益效果。以上方法可以对微波介质基板或不规则形状的微波介质部件的孔和/或表面同时进行金属化，相比现有工艺，流程大大缩短。金属层厚度可控制在100纳米-70微米，且厚度均匀性好，剥离强度高，表面粗糙度低(rz<0.1微米)，金属层可为纯度较高的铜箔，所以导电性好。需要特别指出的是，由于离子注入和等离子体沉积过程中，注入和沉积的粒子的能量大，且粒子分布均匀，且注入和沉积的金属粒子都是纳米级别的，因此最终制得的金属层在不规则形状的转角、接头处的铜层厚度均匀、表面光滑，无孔洞、开裂、毛刺等现象，这使得在微波传输时不会产生电场非线性，无pim产物，非常利于微波信号传输。
上文描述的内容仅仅提及了本发明的较佳实施例。然而，本发明并不受限于文中所述的特定实施例。本领域技术人员将容易想到，在不脱离本发明的要旨的范围内，可以对这些实施例进行各种显而易见的修改、调整及替换，以使其适合于特定的情形。实际上，本发明的保护范围是由权利要求限定的，并且可包括本领域技术人员可预想到的其它示例。如果这样的其它示例具有与权利要求的字面语言无差异的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言有非显著性差异的等同结构要素，那么它们将会落在权利要求的保护范围内。